近日，中國農業科學院作物科學研究所由張衛建研究員領銜的作物耕作與生態創新團隊，在水稻植株對稻田溫室氣體排放的調控效應及機制研究中取得重要進展，闡明了水稻新品種在典型稻田的甲烷（CH4）減排效應，揭示了水稻植株與稻田CH4排放的地上地下互作機制。此研究說明我國現代水稻育種是一個既增產又減排的歷程，對應對氣候變化的作物品種改良和稻作技術創新具有重要意義。相關論文于2017年5月2日在線發表在《全球變化生物學（Global Change Biology）》上。
 

    我國是世界上最大的水稻生產和消費國，稻田CH4排放問題一直受到國際廣泛關注。適度提高植株生物量和增強莖稈及根系，是突破水稻單產徘徊不前的育種與栽培新途徑。由于水稻當季光合產物也是稻田CH4產生菌的重要碳源，因此，國內外普遍認為水稻高產新品種將進一步增加稻田CH4排放。 
 

 

    該團隊研究發現，水稻高產新品種不僅可以通過根系分泌物和凋落物的形式為稻田CH4產生菌提供更多的碳源，促進CH4產生過程；同時也可以通過強大的通氣組織（根系）為稻田CH4氧化菌提供更多的氧氣，促進CH4氧化過程。當土壤貧瘠時，CH4產生的碳源主要來自當季光合產物，高產品種可以顯著提高CH4產生進而增加排放。當土壤比較肥沃時，土壤有機碳源充足，但氧氣不足，高產品種根際泌氧強，可以促進CH4氧化進而減少排放。可見，水稻品種對稻田CH4排放的調控，是通過植株影響土壤碳源和氧源及微生物群落狀況，是一個地上地下的互作過程。
 

    研究表明，高產新品種對稻田CH4排放的影響取決于稻田土壤有機質水平。當稻田土壤貧瘠（有機質含量低于1.4%）時，高產品種會提高CH4排放；在中高產稻田（有機質含量高于2.1%），高產新品種顯著降低稻田甲烷排放。由于中高產稻田的CH4排放總量遠高于貧瘠稻田，因此，高產新品種的CH4凈減排量遠高于其在貧瘠稻田的增排效果。根據第二次土壤普查數據，我國80%以上的稻田有機質含量高于2.1%，且近年來呈現遞增趨勢。由此可見，我國水稻高產新品種的大面積推廣，不僅保障了國家的口糧安全，而且起到了CH4顯著減排效果。
 

    該研究得到了“十三五”國家重點研發計劃、中國農科院科技創新工程和“國家留學基金”等項目資助。作科所與南京農業大學聯合培養的博士研究生江瑜為文章第一作者，張衛建研究員為通訊作者。（通訊員 衛斐）

 

    原文鏈接：//onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.13737/full